Les écosystèmes marins jouent un rôle majeur dans la transformation et le recyclage de nombreux éléments avec un impact sur les cycles globaux de ces éléments. L'un des exemples les plus courants, est l'impact que les océans exercent sur le cycle du carbone et donc sur la régulation du climat. Les organismes vivants sont des acteurs majeurs des cycles biogéochimiques, mais leur rôle en biogéochimie marine est longtemps resté associé à la quantification de stocks et de flux de matière. Cette vue a lentement évolué pour mieux prendre en compte les caractéristiques biologiques des organismes et leur organisation dans écosystèmes en termes de diversité, de fonctions et d'interactions. En effet, les cycles biogéochimiques marins impliquent des communautés de micro et de macro-organismes caractérisés par une grande diversité taxonomique et fonctionnelle. Une question clé en biogéochimie et en écologie est de comprendre comment la structure et la diversité des communautés biologiques peuvent réguler les flux d'éléments majeurs et traces et, en retour, comment les caractéristiques environnementales peuvent façonner ces communautés biologiques.

La dernière décennie a vu le développement rapide de nouvelles approches, avec notamment celles des "omiques", l'imagerie cellulaire et les techniques isotopique pour étudier la diversité et les fonctionnalités des organismes, en particulier celles des micro-organismes. Comment la recherche en biogéochimie peut-elle tirer parti de ces approches pour répondre aux questions liées au fonctionnement des cycles biogéochimiques et des écosystèmes ?

À l'échelle des communautés microbiennes, les approches «omiques» rendent possible, par exemple, de décrire de manière très détaillée la biodiversité des communautés associées aux différents cycles biogéochimiques et de déterminer la régulation d'une multitude de gènes, dont certains jouent un rôle clé dans la production et la transformation de la matière. Il est crucial de combiner ces données à une étude plus globale de fonctionnement de l'écosystème pour avancer sur des questions telles que la succession des communautés de plancton, les inter-associations d’organismes avec une vision intégrée des interactomes, ou la réorganisation des communautés microbiennes en réponse à des facteurs environnementaux, y compris les perturbations anthropiques. L’afflux massif d’informations délivrées par ces nouvelles approches "omiques" nécessite le développement de nouveaux concepts afin d'intégrer progressivement ces données à celles produites par des mesures plus classiques de stocks et de flux.

Au niveau de la population, la biologie des systèmes utilise un ensemble d'approches descriptives hautement résolutives et à haut débit (modifications du transcriptome, du protéome et du métabolome) pouvant être couplées à la modélisation. Dans cette optique, le développement de ressources génétiques sur des organismes modèles est un moyen très prometteur d'étudier la régulation de gènes clés entraînés par des paramètres abiotiques ou biotiques. La modélisation biogéochimique classique pourrait alors s’enrichir progressivement d’une modélisation métabolique.

Le LOMIC réunit des expertises dans les domaines de la biogéochimie marine, de l'écologie microbienne, de la biodiversité, physiologie, des «omiques » et de la génétique d'organismes modèles pour étudier les processus réalisés par le microbiome océanique dans les cycles des éléments. La recherche en cours sur le cycle du carbone souligne l’importance d’identifier les voies de flux de carbone à travers les communautés bactériennes, avec l'objectif à long terme d'améliorer les prédictions du devenir du carbone dans le contexte d'un océan changeant. L'étude des fonctions et de la diversité des micro-organismes marins peut également offrir des applications dans le domaine de la biotechnologie, par exemple la production de molécules à haute valeur ajoutée ou la possibilité d'utiliser certaines fonctions microbiennes pour dégrader les polluants présents dans l'environnement. Cette ligne de recherche appliquée est une partie intégrante des études menées à LOMIC.

Afin de renforcer les interactions au sein du LOMIC et de profiter de nos différentes expertises, nous avons choisi de structurer l'unité de recherche en trois thèmes de recherche plutôt qu'en équipes. Les thèmes 1 et 2 sont plus orientés vers la recherche fondamentale, tandis que le thème 3 est davantage axé sur la recherche appliquée.

Ces études sont menées autour de trois thèmes de recherche au moyen d'approches et de techniques diversifiées.